DE2262803B2

DE2262803B2 - Stromleitungspumpe für Flüssigmetall

Info

Publication number: DE2262803B2
Application number: DE2262803A
Authority: DE
Inventors: Henri Antony Carbonnel; Andre Paris Ertaud; Jacques Chaville Panossian
Original assignee: GROUPEMENT ATOMIQUE ALSACIENNE ATLANTIQUE LE-PLESSIS-ROBINSON SEINE (FRANKREICH)
Current assignee: GROUPEMENT ATOMIQUE ALSACIENNE ATLANTIQUE LE-PLESSIS-ROBINSON SEINE (FRANKREICH)
Priority date: 1971-12-22
Filing date: 1972-12-21
Publication date: 1975-02-06
Also published as: GB1389860A; SU503565A3; FR2164493A1; FR2164493B1; IT972584B; NO138963B; AU5024272A; DE7246814U; SE394349B; AU448170B2; DE2262803A1; DE2262803C3; NO138963C; US3837763A; CH564877A5

Description

45 Die Erfindung betrifft eine Stromleitungspumpe für

Flüssigmetall, die in dieses eintaucht und aus folgenden Teilen besteht:

einem ersten Magnetkreis, der an seinem oberen Teil eine Speisespule und in seinem unteren Teil einen Luftspalt aufweist, in dem ein waagerecht gerichtetes magnetisches Feld erzeugt wird;

einer geradlinigen Leitung mit senkrecht verlaufender Achse, die durch den Luftspalt hindurchgeht und zur Förderung des Flüssigmetall dient;

einer leitenden, waagerecht verlaufenden Schleife aus Flüssigmetall, die sich in Höhe des Luftspalts in einem hitzebeständigen Mantel sowie in elektrisch leitender Verbindung mit dem in der Leitung geförderten Flüssigmetall befindet, und

einem zweiten Magnetkreis, der an seinem oberen Ende ebenfalls eine Speisespule aufweist und der in der Schleife einen Strom induziert, der im Bereich des Luftspalts senkrecht zum Magnetfeld und zur Förderrichtung des FlüssigmetaUs fließt.

Die Wirkungsweise solcher Stromleitungspumpen ist bekanntlich so, daß das Flüssigmetall von der elektromagnetischen Kraft in Bewegung versetzt wird, die durch das Zusammenwirken der magnetischen Induktion und des elektrischen Stroms entsteht, der durch ein Querstück der FlüssigmetaUförderleitung senkrecht zum Magnetfeld fließt.

Eine Ausführungsform einer solchen Pumpe ist in der deutschen Patentanmeldung P 22 12 822.9 vom 16. März 1972 der Anmelderin beschrieben.

Bei dieser Pumpe befindet sich die leitende Schleife unter der ersten und der zweiten Spule, so daß sich die beiden Spulen über dem flüssigen Metallbad befinden, wenn die Schleife in dieses eintaucht

Der hitzebeständige Mantel der Schleife ist nach einer dort beschriebenen Ausführungsform mit der Leitung über zwei massive Elektroden verbunden, die die elektrische Kontinuität zwischen dem in dem hitzebeständigen Mantel enthaltenden Flüssigmetall und dem Metallstrom herstellen, der in der Leitung gefördert wird.

Pumpen nach dem früheren Vorschlag sollen nun hinsichtlich ihres Aufbaus vereinfacht werden, ohne daß dabei die Leistung absinkt und zwar auch bei Einsatz ini diskontinuierlichen Betrieb.

Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß der hitzebeständige Mantel mit der Leitung über zwei Stutzen verbunden ist die jeweils minder tens eine öffnung aufweiten, welche den Innenraum des Mantels mit dem Innenraum der Leitung verbinden.

Die massiven Elektroden nach dem älteren Vorschlag sind nunmehr durch Stutzen ersetzt, die mindestens eine öffnung aufweisen, welche zwischen dem Innenraum des hitzebeständigen Mantels der Schleife und dem Innenraum der Leitung eine Verbindung herstellen.

Pumpen, deren leitende Schleifen in einer öffnung endende Stutzen aufweisen, gewährleisten einen zufriedenstellenden Betrieb. Bei der Inbetriebsetzung der Pumpe taucht die Schleife in ein Flüssigmetallbad ein und wird mit diesem Metall gefüllt Die Leistung einer derartigen Pumpe läßt sich auf einfache Weise dadurch verbessern, daß die Störströmung des FlüssigmetaUs unterbunden wird, die in Richtung entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Metalls in der Förderleitung entsteht.

Vorzugsweise weist jeder Stutzen mehrere öffnungen und dementsprechend mehrere parallele Kanäle auf.

Zweckmäßig weist die Schleife eine gleiche Anzahl paralleler Kanäle in gleicher Anordnung wie bei den Stutzen auf.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Querschnitt der öffnungen vom unteren Teil des Stutzens zum oberen Teil in Förderrichtung der Pumpe geringer

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung soll nun mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert werden.

F i g. 1 zeigt eine Gesamtansicht einer erfindungsgetnäßen Pumpe;

F i g. 2 zeigt schematisch eine leitende Schleife mit Stutzen entsprechend der Erfindung;

F i g. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsart der mit Stutzen versehenen Schleife;

F i g. 4 zeigt eine weitere abgewandelte Ausführungsart der mit Stutzen versehenen Schleife;

F i g. 5 zeigt schematisch eine Ausführungsart eines Stutzens.

Die in F i g. 1 gezeigte elektromagnetische Stromleitungspumpe weist eine senkrechte Leitung 1 zum Um-

lauf des Flüssigmetalls, vorzugsweise aus hitzebeständigem Material auf, die den Luftspalt 2 eines ersten in Form eines Rahmens 3 ausgebildeten Magnetkreises durchsetzt

Dieser Rahmen ist einer Spule 4 zugeordnet, die sich s im oberen Teil des Rahmens 3 befindet und um eine der Seiten des Rahmens gewickelt ist Die Spule 4 wird mit Wechselstrom derart gespeist, daß in dem Tlüssigmetallabschnitt im Luftspalt 2 ein waagerechtes Magnetfeld erzeugt wird. Der Luftspalt 2 befindet sich im unteren Teil des Rahmens 3.

Die Pumpe weist ferner einen zweiten in Form eines Rahmens 5 ausgebildeten Magnetstromkreis, eine am oberen Teil des Rahmens 5, d. h. um eine seiner Seiten gewickelte Speisespule 6 und eine leitende Schleife 7 mit rechteckigem Querschnitt auf, die eine senkrechte Seite des Rahmens 5 umgibt

Die Spule 6 wird mit Wechselstrom derart gespeist, daß in der Schleife 7 ein Wechselstrom induziert wird. Die Schleife 7, deren Mittelebene waagerecht verläuft, besteht aus einem hitzebeständigen Mantel 8, der das Flüssigmetall enthält Dieser Mantel 8 ist mit der Leitung 1 über zwei Stutzen 9 und 9' verbunden, die jeweils eine öffnung aufweisen, über die der Innenraum des Mantels 8 mit dem Innenraum der Leitung 1 verbunden ist, so daß zwischen dem Mantel 8 und der Leitung 1 das Metall verlaufen kann. Durch das flüssige Metall zwischen den beiden Stutzen 9 und 9' fließt der in der Schleife 7 induzierte Wechselstrom.

Die Schleife 7 ist derart angeordnet, daß der zwisehen den Stutzen 9 und 9' fließende Strom orthogonal zum Magnetfeld, das im Luftspalt 2 erzeugt wird, sowie orthogonal zur Achse der Leitung 1 fließt Die Stutzen 9 und 9' liegen zu beiden Seiten des Teils der Leitung 1, der sich im Luftspalt 2 befindet; der Mantel 8 weist ein ebenes Teil gegenüber diesem Teil der Leitung auf, der ebenfalls im Luftspalt 2 angeordnet ist Die Schleife 7 ist tiefer als die Spulen 4 und 6 angeordnet, so daß sich die Spulen 4 und 6 über dem Flüssigmetallbad befinden, wenn die Schleife 7 sowie der unter der Schleife gelegene Teil der Leitung 1 in das Metallbad eintauchen. Auf diese Weise sind die Spulen 4 und 6 gegen jede Temperaturerhöhung geschützt, durch die der einwandfreie Betrieb der Pumpe behindert wird.

Um zu gewährleisten, daß die senkrecht verlaufende elektromagnetische Kraft, die in dem Metall zwischen den Stutzen 9 und 9' erzeugt wird, stets aufwärts gerichtet ist, müssen der Strom und das Magnetfeld annähernd in Phase sein.

In Fig.2 ist schematisch eine leitende Schleife 17 gezeigt, die aus einem das Flüssigmetall enthaltenden Mantel 18 besteht Diese Schleife hat einen rechteckigen Querschnitt und ist mit der Leitung 1 über zwei Stutzen 19 und 19' verbunden, die jeweils eine rechtekkige öffnung 10 bzw. 10' aufweisen.

Wenn die Pumpe in Betrieb ist, strömt das Metall in der Leitung 1 in Pfeilrichtung Fl nach oben. Es entsteht jedoch von oben nach unten in Pfeilrichtung Fl und Fl' eine Störströmung in den Stutzen 19 und 19*. Um diese Störströmung zu unterdrücken, die die Leistung der Pumpe verringert, werden Stutzen mit mehreren Öffnungen verwendet

In F i g. 3 ist eine erste Variante einer Schleife 27 gezeigt, die aus einem Mantel 28 besteht, der das Flüssigmetall enthält und in zwei Stutzen 29 und 29' endet welche die Schleife 27 mit der Leitung 1 verbinden.

Der Stutzen 29 hat η öffnungen 20a, 206... gleichen Querschnitts, die untereinander angeordnet sind. Desgleichen hat der Stutzen 29' η öffnungen 2Oa", 20#.., die sich in den Stutzen und in der Schleife 27 befinden, verlängert Die Trennwände teilen die Schleife und die Stutzen in η parallele Kanäle 22a, 22b... und bestehen aus isolierendem oder leitendem, hitzebeständigem Material. Sie verhindern jede Störströmung von Flüssigmetall von oben nach unten in den Stutzen 29 und 29' sowie in der Schleife 27.

F i g. 4 zeigt eine zweite Variante der leitenden Schleife 37, deren Mantel 38 über die beiden Stutzen 39 und 39' mit der Leitung 1 verbunden ist Jeder Stutzen hat η gleiche öffnungen, die untereinander angeordnet und mit 30a, 306... bzw. 30a', 30b¹ ... bezeichnet sind. Diese öffnungen sind nur auf der ganzen Länge der Stutzen mit waagerechten Zwischenwänden 31a, 3tb... und 31a', 31 b'... verlängert, welche die Stutzen in η parallele Kanäle 32a, 326... und 32a', 32Z/... teilen. Die Zwischenwände sind aus hitzebeständigem Material und verhindern jede Störströmung des Metalls von oben nach unten in den Stutzen 39 und 39'.

In F i g. 5 ist ein Stutzen 49 mit π öffnungen 40a, 40b... gezeigt, deren Querschnitte vom unteren Teil der Stutzen zum oberen Teil in Strömungsrichtung des Metalls in der Leitung geringer werden, um gegebenenfalls eine Magnetfeldänderung in Längsrichtung der Leitung auszugleichen.

Die öffnungen 40 weisen an ihrem Ende jeweils waagerechic Trennwände auf. Derartige Stutzen sind ausgezeichnet und verringern den elektrischen Widerstand der Schleife, an deren Ende sie angebracht sind, auf den größten Wert.

Es können ebenfalls Stutzen mit öffnungen verwendet werden, deren Zwischenwände geneigt sind, wodurch in bestimmten Fällen der Umlauf des Metalls in der Leitung verbessert wird.

Die Stutzen bestehen vorteilhafterweise aus Keramik, Zement oder Verbundmaterial.

Obwohl normalerweise die Stutzen und die Schleife getrennt hergestellt werden, kann in bestimmten Fällen die Herstellung der Stutzen, des Mantels der Schleife und der Trennwände gleichzeitig erfolgen, beispielsweise durch Vergießen in derselben Form, sofern die Schleife und die Stutzen aus einem Teil bestehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Stromleitungspumpe für Flüssigmetall, die in dieses eintaucht und aus folgenden Teilen besteht:

einer geradlinigen Leitung mit senkrecht verlaufender Achse, die durch den Luftspalt hindurchgeht und zur Förderung des FlüssigmetaUs dient;

einem zweiten Magnetkreis, der an seinem oberen Ende ebenfalls eine Speisespule aufweist und der in der Schleife einen Strom induziert, der im Bereich des Luftspalts senkrecht zum Magnetfeld und zur Förderrichtung des FlüssigmetaUs fließt, dadurch gekennzeichnet, daß der hitzebeständige Mantel (8) mit der Leitung (1) über zwei Stutzen (9,9') verbunden ist, die jeweils mindestens eine öffnung aufweisen, welche den Innenraum des Mantels (8) mit dem Innenraum der Leitung (1) verbinden.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stutzen (29) mehrere öffnungen (20a) und dementsprechend mehrere parallele Kanäle (22a) aufweist.

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleife (28) eine gleiche Anzahl paralleler Kanäle in gleicher Anordnung wie bei den Stutzen aufweist

4. Pumpe nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der öffnungen (40a) vom unteren Teil des Stutzens (49) zum oberen Teil in Förderrichtung (Fl) der Pumpe geringer wird.